AT6941U2 - Schweissaggregat zur verschweissung von zwei schienen eines gleises und verfahren - Google Patents

Abstract

Ein Schweißaggregat (1) zur Verschweißung von zwei Schienen (2) eines Gleises weist an einer Aggregathälfte (4) eine Luftdüse (13) mit einem Temperaturfühler (14) auf. Über eine Kühlöffnung (18) der Luftdüse (13) kann unmittelbar nach Abscherung eines Schweißgrates (11) ein glühender Schweißstoß durch Zufuhr von Druckluft kontrolliert abgekühlt werden. Damit ist eine optimale Schweißung von kopfgehärteten Schienen (2) durchführbar.

Description

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   Die Erfindung betrifft ein Schweissaggregat gemäss den im Oberbegriff von 
Anspruch 1 angeführten Merkmalen, sowie ein Verfahren. 



   Derartige Schweissaggregate zum sogenannten mobilen Abbrennstumpf- schweissen sind bereits aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen in ver- schiedenen Ausführungen bekannt geworden, wie beispielsweise durch US 
3,349,216, EP 0 132 227 B1 oder GB 2 185 703 A. 



   Gemäss einem Artikel in der Fachzeitschrift "Rail Engineering International" 
Edition 2002,3, Seiten 11 bis 16, ist es auch bekannt, den Schweissstoss bei kopfgehärteten Schienen durch Luftzufuhr zu kühlen. Dazu wird eine speziel- le, Kühlöffnungen aufweisende Kühlhaube nach Entfernung des Schweissag- gregates über den glühenden Schweissstoss gelegt und komprimierte Luft zu- geführt. Der Nachteil einer derartigen Kühlung besteht darin, dass verschie- dene wesentliche Vorgänge, wie die Entfernung des Schweissaggregates, die 
Menge der zugeführten Druckluft oder die Dauer der Kühlung von der Ge- schicklichkeit und Zuverlässigkeit der Bedienungsperson abhängig sind. 



  Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Schweissaggregates der gattungsgemässen Art, mit dem eine optimale Ver- schweissung von kopfgehärteten Schienen durchführbar ist. 



  Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Schweissaggregat der ein- gangs genannten Art durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 angeführten Merkmale gelöst. 



  Eine derartige Ausbildung ermöglicht unmittelbar an die Entfernung des Schweissgrates anschliessend eine kontrollierte und qualitativ jederzeit repro- duzierbare Abkühlung des Schweissstosses. In Verbindung mit dem Tempera- turfühler ist die Kühlung exakt im günstigsten Temperaturbereich durchführ- 

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 bar, wobei durch die Steuereinrichtung eine Regulierung der Luftzufuhr zur 
Erzielung einer gleichmässigen Abkühlung mit einer optimalen Aufhärtung des 
Schienenkopfes möglich ist. 



   Weitere Vorteile und Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den wei- teren Ansprüchen und der Zeichnung. 



   Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten 
Ausführungsbeispieles näher beschrieben. 



   Es zeigen: 
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Schweissaggregates mit einer teilweise dargestellten Schweissmaschine, 
Fig. 2 eine vergrösserte Seitenansicht einer Luftdüse des 
Schweissaggregates, und 
Fig. 3 eine vergrösserte Ansicht der Luftdüse in Schienenlängsrichtung. 



   In Fig. 1 ist ein mobiles Schweissaggregat 1 zu sehen, das zur Durchführung von elektrischen Widerstandsschweissungen von Schienen 2 eines Gleises 3 ausgebildet ist. Das von einer Schweissmaschine 23 aus mit Energie versorg- bare Schweissaggregat 1 besteht aus zwei Aggregathälften 4 sowie einer Steuereinrichtung 5. Die beiden Aggregathälften 4 sind anhand von in einer Schienenlängsrichtung 6 verlaufenden, hydraulischen Stauchzylindern 7 mit- einander verbunden sowie relativ zueinander verstellbar. 



  Jede Aggregathälfte 4 weist ein Paar von - normal zur Schienenlängsrichtung einander gegenüber liegenden - Klemmbacken 8 auf, die zur Durchführung der Schweissung an die Schienen 2 anpressbar sind. Zwischen den beiden Aggregathälften 4 ist ein Abschermesser 9 vorgesehen, das durch einen An- trieb 10 - relativ zu beiden Aggregathälften 4 - in Schienenlängsrichtung ver- 

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 schiebbar ist, um einen Schweissgrat 11von einem Schweissstoss 12 abzu- scheren (Fig.2). 



   Wie weiters in Fig. 2 und 3 genauer ersichtlich, ist direkt am Abschermesser 
9 ist eine Luftdüse 13 mit einem Temperaturfühler 14 befestigt. Die Steuer- einrichtung 5 ist für eine Zufuhr von Druckluft zur Luftdüse 13 innerhalb eines wählbaren, auf die Temperatur des Schweissstosses 12 bezugnehmenden 
Temperaturbereiches ausgebildet. Der Luftdüse 13 sind zwei Druckluft- und zwei Ansaugöffnungen 16,17 zugeordnet, die jeweils in einer normal zur 
Schienenlängsrichtung 6 verlaufenden Querrichtung in einem gleichen Ab- stand a zu einer Schienensymmetrieebene 15 angeordnet sind. Die Druck- luftöffnung 16 ist jeweils unterhalb der Ansaugöffnung 17 angeordnet, wobei ein Querschnitt der Ansaugöffnung 17 wenigstens um einen Faktor 3 grösser ist als ein Querschnitt der Druckluftöffnung 16. 



  Der Temperaturfühler 14 ist als Infrarot - Pyrometer für eine berührungslose Temperaturmessung eines auf einem Schienenkopf 20 positionierten Mess- punktes 21 des Schweissstosses 12 ausgebildet ist. Mit der Druckluftöffnung 16 ist eine Druckluftleitung 22 verbunden, die an eine in der Schweissmaschi- ne 23 befindliche Luftkompressoranlage 24 angeschlossen ist. In dieser be- findet sich ein von der Steuereinrichtung 5 beaufschlagbares Ventil 25 zur Steuerung der Druckluftzufuhr. 



  Die Steuereinrichtung 5 ist zur Eingabe einer Start- und einer Stopptempera- tur ausgebildet, bei der automatisch die Luftzufuhr über die Druckluftleitungen 22 gestartet bzw. gestoppt wird. Dazu ist der Temperaturfühler 14 über eine Leitung 26 mit der Steuereinrichtung 5 verbunden. Diese ist ausserdem mit einem Speichermedium 19 ausgestattet, um die Parameter Start- und Ab- kühltemperatur, Dauer der Druckluftzufuhr sowie Temperaturverlauf während der Abkühlphase zu registrieren und aufzuzeichnen. 

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   Im folgenden wird die Funktionsweise des Schweissaggregates näher be- schrieben. 



   Zur Verschweissung wird das Schweissaggregat 1 von der Schweissmaschine 
23 auf die beiden miteinander zu verbindenden Schienen 2 abgesenkt und mit diesen durch die Klemmbacken 8 kontaktiert. Unter Stromzufuhr erfolgt in bekannter Weise die Bildung eines glühenden Schweissstosses 12 sowie eines 
Schweissgrates 11. Dieser wird sofort vom Schweissstoss 12 abgeschert, in- dem das Abschermesser 9 durch den Antrieb 10 relativ zu den beiden wei- terhin die Schienen kontaktierenden Aggregathälften 4 in Schienenlängsrich- tung 6 bewegt wird. Dabei wird der abgescherte Schweissgrat 11vom glü- henden Schweissstoss 12 distanziert (s. Fig. 2) und die an der Rückseite des Abschermessers 9 befestigte Luftdüse 13 mit deren Kühlöffnung 18 automa- tisch genau über dem Schweissstoss 12 positioniert. 



   Nach Registrierung der idealen Starttemperatur für die Abkühlphase durch den Temperaturfühler 14 erfolgt mit Hilfe der Steuereinrichtung 5 ein Öffnen des Ventils 25, wodurch der Luftdüse 13 über die Druckluftleitungen 22 ge- trocknete Druckluft (6 bar Druck, 1. 400 Liter/Minute) kontrolliert zugeführt wird. Dadurch wird Umgebungsluft in die beiden Ansaugöffnungen 17 ange- saugt (25. 000 Liter/Minute) und über die Kühlöffnung 18 dem Schweissstoss 12 im Bereich des Schienenkopfes 20 zu dessen Abkühlung zugeführt. So- bald durch den Temperaturfühler 14 am Messpunkt 21 eine kritische Abkühl- temperatur registriert wird, erfolgt eine Unterbrechung der Druckluftzufuhr und Beendigung der Abkühlphase. Damit wurde eine Aufhärtung des Schweissstosses 12 im Bereich des Schienenkopfes 20 in eine Tiefe von 15 mm erreicht.

   Abschliessend erfolgt ein Lösen der Klemmbacken 8 und der Abschermesser 9 von der Schiene 2 und ein Anheben des Schweissaggrega- tes 1 für eine Weiterfahrt zur nächsten Schweissstelle. 



  Die Starttemperatur für den Beginn der kontrollierten Abkühlung sollte in ei- nem Bereich von 800  C bis 850  C liegen. Die kritische Temperatur für die 

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 Beendigung der Abkühlphase sollte bei 500  C sein. Dabei ist besonders zu beachten, dass der späteste Zeitpunkt für den Beginn der Abkühlung des Schweissstosses 12 dreissig Sekunden nach der Beendigung der Schweissung liegt. Da diese Abkühlparameter natürlich abhängig sind von Art der ver- schweissten Schienen bzw. den Vorgaben des Schienenherstellers, ist es be- sonders vorteilhaft, wenn verschiedene, jeweils an eine bestimmte Schienen- type optimal angepasste Abkühlparameter in der Steuereinrichtung 5 gespei- chert und durch Knopfdruck abrufbar sind. 



  Die Parameter Start- und Abkühltemperatur, Dauer der Luftzufuhr sowie Temperaturverlauf werden bei jeder Abkühlung eines Schweissstosses 12 re- gistriert und aufgezeichnet. Die Menge der über die Luftdüse 13 der Kühlöff- nung 18 zugeführten Druckluft wird automatisch derart geregelt, dass eine gleichmässige Abkühlgeschwindigkeit (z. B. 4  Celsius/Sekunde) des Schweissstosses 12 erreicht wird. Die Steuereinrichtung 5 gibt den Start des Schweissprozesses erst dann frei, wenn genügend Druckluft in der Luftkom- pressoranlage 24 vorhanden ist.

Claims (13)

1. Ansprüche 1. Schweissaggregat (1 ) zur Verschweissung von zwei Schienen (2) eines Gleises (3), bestehend aus einer Steuereinrichtung (5) und zwei durch Stauchzylinder (7) in Schienenlängsrichtung (6) bewegbaren, jeweils zur An- lage an die Schienen (2) vorgesehene Klemmbacken (8) aufweisenden Ag- gregathälften (4) und einem Abschermesser (9) zum Abscheren eines Schweissgrates (11) von einem Schweissstoss (12), dadurch gekennzeichnet, dass an einer Aggregathälfte (4) eine Luftdüse (13) mit einem Temperatur- fühler (14) befestigt und die Steuereinrichtung (5) für eine Zufuhr von Druck- luft zur Luftdüse (13) vorgesehen ist.
2. 2. Schweissaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüse (13) und der Temperaturfühler (14) zwischen den beiden Aggregat- hälften (4) angeordnet sind.
3. 3. Schweissaggregat nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Luftdüse (13) am Abschermesser (9) befestigt ist.
4. 4. Schweissaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) zur Eingabe einer Starttemperatur für einen automati- schen Start der Luftzufuhr in Abhängigkeit von einer vom Temperaturfühler (14) registrierbaren Temperatur des Schweissstosses (12) ausgebildet ist.
5. 5. Schweissaggregat nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (5) zur Eingabe einer Stopptemperatur für eine automatische Beendigung der Luftzufuhr in Abhängigkeit von einer vom Temperaturfühler (14) registrierbaren Temperatur des Schweissstosses (12) ausgebildet ist.
6. 6. Schweissaggregat nach einem der Ansprüche 1,2 oder 3, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Zufuhr der Druckluft zur Luftdüse (13) durch die <Desc/Clms Page number 7> Steuereinrichtung (5) in Abhängigkeit von der durch den Temperaturfühler (14) registrierbaren Temperatur des Schweissstosses (12) steuerbar ist.
7. 7. Schweissaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Luftdüse (13) eine unmittelbar über einem Schienenkopf (20) des Schweissstosses (12) positionierbare Kühlöffnung (18), eine mit einer Druckluftleitung (22) in Verbindung stehende Druckluftöffnung (16) sowie ei- ne Ansaugöffnung (17) zur Aufnahme von Umgebungsluft aufweist.
8. 8. Schweissaggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftdüse (13) zwei Druckluft- (16) und zwei Ansaugöffnungen (17) zuge- ordnet sind, die jeweils in einer normal zur Schienenlängsrichtung (6) verlau- fenden Querrichtung in einem gleichen Abstand a zu einer Schienensymmet- rieebene (15) angeordnet sind.
9. 9. Schweissaggregat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftöffnung (16) unterhalb der Ansaugöffnung (17) angeordnet ist, wobei ein Querschnitt der Ansaugöffnung (17) wenigstens um einen Fak- tor 3 grösser ist als ein Querschnitt der Druckluftöffnung (16).
10. 10. Schweissaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (14) als Infrarot - Pyrometer für eine berührungslose Temperaturmessung eines am Schienenkopf (20) positionierten Messpunktes (21) des Schweissstosses (12) ausgebildet ist.
11. 11. Verfahren zum Verschweissen von Schienen eines Gleises, indem zwei Schienen (2) unter geregelter Stromzufuhr erwärmt und anschliessend unter Bildung eines Schweissstosses (12) und Schweissgrates (11) mit hohem Druck aneinandergepresst werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) unmittelbar nach Abtrennung des Schweissgrates (11 ) vom Schweiss- stoss (12) kommt eine Luftdüse (13) mit einer Kühlöffnung (18) über dem glü- henden Schweissstoss (12) zu liegen, <Desc/Clms Page number 8> b) die Temperatur des Schweissstosses (12) wird gemessen, c) der Luftdüse (13) wird nach Erreichen einer kritischen Starttemperatur des Schweissstosses (12) automatisch Druckluft und durch Einströmen dersel- ben in die Luftdüse (13) angesaugte Umgebungsluft zugeführt, d)

    die Zufuhr von Druckluft wird automatisch nach Erreichen einer kriti- schen Abkühltemperatur des Schweissstosses (12) gestoppt, e) das Schweissaggregat (1) wird von den verschweissten Schienen (2) abgehoben.
12. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pa- rameter Start- und Abkühltemperatur, Dauer der Druckluftzufuhr sowie Tem- peraturverlauf während der Abkühlphase registriert und aufgezeichnet wer- den.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der über die Luftdüse (13) der Kühlöffnung (18) zugeführten Druckluft derart gesteuert wird, dass eine gleichmässige Abkühlgeschwindig- keit ( Celsius/Sekunde) des Schweissstosses (12) erreicht wird.